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电子行业深度研究报告:玻璃基板迈入产业验证窗口,国产玻璃基加工、设备材料有望迎来新一轮产业机遇(附下载)

   日期:2026-08-18 18:16:36     来源:网络整理    作者:本站编辑    评论:0    
电子行业深度研究报告:玻璃基板迈入产业验证窗口,国产玻璃基加工、设备材料有望迎来新一轮产业机遇(附下载)

AI/HPC 推动先进封装向大尺寸、高I/O 密度和多Chiplet 集成演进,科技巨头推进玻璃基板产业化应用在即。随着计算芯片、HBM 及I/O 芯片数量增加,封装面积和布线密度持续提升,传统有机载板在翘曲、平整度、尺寸稳定性和层间对准方面的约束逐步放大。玻璃具有CTE 可调、高刚性、高平整度、低吸湿和大尺寸加工等优势,可通过TGV 和RDL 实现高密度垂直及水平互连。Intel 披露玻璃基板可将图形畸变降低50%,同时互连密度可以增加10 倍,有望率先应用于AI、HPC、数据中心及图形计算等大尺寸、高性能封装。Intel于2026 年展示集成EMIB 的78×77mm 厚玻璃芯基板原型,并携手3DGS 推进制造设施建设;Samsung Electro-Mechanics 与Dongwoo Fine-Chem 成立GlaSSEM,计划2027 财年下半年建立供应体系;Absolics 已建成美国专用产线并将量产目标指向2027 年;DNP 启动510×515mm TGV 玻璃芯中试线,计划FY2028 建立全面量产体系。TSMC CoPoS 预计2027 年试产、2028 年下半年量产,行业正在由单点技术展示转向中试线、客户认证和供应链协同。玻璃基板半导体应用聚焦玻璃芯载板、中介层、Carrier 三大方向。按照玻璃在制程及终端产品中的功能,玻璃基板可分为临时玻璃载板、玻璃芯封装基板、玻璃中介层和显示用玻璃基板。临时玻璃载板已经规模应用于WLP、PLP 及FOPLP 制程;玻璃芯封装基板用于替代FC-BGA 中的有机芯层,承担芯片与PCB 之间的封装级互连;玻璃中介层通过精细RDL 和TGV 实现芯片间高密度互连。中长期看,玻璃还可集成光波导、TGV 和RDL,在同一平台实现光传输、电互连及供电,向CPO、光互联、射频和MEMS 等领域延伸。MarketsandMarkets 预计全球广义玻璃基板市场规模由2026 年的79.0 亿美元增长至2031 年的94.2 亿美元,CAGR 为3.6%;据半导体产业纵横援引Yole 预计2024-2030 年半导体玻璃材料收入CAGR 为9.8%,2025-2030 年玻璃晶圆需求CAGR 为10.2%。目前临时玻璃载板成熟应用市场约5 亿美元;乐观情景下,玻璃芯载板市场规模有望于2030 年达到4.6 亿美元,玻璃中介层市场于2030 年后有望超过4 亿美元。Counterpoint/DSCC 预计采用玻璃芯载板及玻璃中介层的S_PLP 封装收入将由2024 年的0.38 亿美元增长至2030 年的23.50亿美元,CAGR 为98.9%。国内泛面板企业有望抓住机遇卡位玻璃基板加工,核心设备材料同步受益。半导体玻璃基板依次经历原片制造、TGV 成孔、孔壁金属化、电镀填铜、退火及CMP、mSAP/SAP RDL、切割和可靠性验证。工艺流程与面板加工有相通性,国内京东方等企业率先布局有望卡位玻璃基加工。核心零部件环节亦有望同步收益:激光直接成孔与激光改质—选择性蚀刻为主流打孔路线;金属化主要采用Ti/Cu PVD 或化学沉铜种子层,并配合酸性硫酸铜体系进行共形电镀或全铜填孔;表面RDL 则以mSAP、SAP 及aSAP 等半加成工艺为主;随着TGV 数量及面板面积扩大,单孔缺陷、填铜空洞、铜—玻璃界面应力、RDL错位和边缘微裂纹可能累积放大,激光、电镀、PVD、光刻、CMP、检测设备及电镀添加剂有望先于终端规模放量进入验证和订单兑现阶段。

一、玻璃基板优势显著,科技巨头加速布局

 玻璃基板是以特种玻璃为基体、经精密加工后承担结构承载、电气互连或光学支撑功能 的基础材料。在显示领域,玻璃基板主要用于承载TFT驱动电路和LED器件;在半导 体封装领域,按照玻璃是否保留在最终封装内,可进一步分为临时载板和永久功能基板: 前者在晶圆级封装(WLP)或面板级封装(PLP)过程中支撑薄晶圆及重构晶圆,封装 完成后与器件分离;后者则作为玻璃芯载板或玻璃中介层,通过玻璃通孔(TGV)、重 布线层(RDL)及增层结构,实现芯片之间及芯片与PCB之间的电气互连。

玻璃基板按照应用领域及玻璃在制造和终端产品中的功能,可分为临时玻璃载板、玻璃 芯封装基板、玻璃中介层和显示用玻璃基板四类。 (1) 临时玻璃载板属于半导体封装过程中的辅助材料,在晶圆级或面板级封装过程 中支撑芯片贴装、塑封及重布线层制备,并在封装完成后与器件分离; (2) 玻璃芯封装基板和玻璃中介层均保留在最终封装内,前者替代FC-BGA封装基 板中的有机芯层,通过金属化TGV连接芯片侧与PCB侧线路,后者位于多颗芯片 之间,通过精细RDL和TGV承担芯片间横向互连及垂直信号传输。 (3) 显示用玻璃基板主要作为TFT或Mini LED显示背板,承载驱动线路和发光器 件,不属于半导体封装中的玻璃芯产品。 后三类玻璃均保留在最终产品中,但玻璃芯封装基板侧重芯片与PCB之间的封装级互连, 玻璃中介层侧重芯片之间的高密度互连,显示用玻璃基板侧重显示驱动与光学承载。

AI/HPC 芯片推动先进封装向更大尺寸、更高I/O密度和多Chiplet集成演进,传统有机 载板的翘曲、平整度与尺寸稳定性约束持续放大。 AI芯片封装需要集成计算芯片、HBM 及I/O 芯片,Chiplet 数量增加带动封装面积、互连数量和布线密度同步提升。有机载板主要由树脂及增强材料构成,热膨胀系数高于硅芯片且刚性相对较低,在大尺寸封装的 多次升降温和增层加工过程中容易产生尺寸收缩与翘曲,进而增加精细线路制作、层间 对准及芯片贴装难度。DNP指出,生成式AI带动Chiplet架构加速应用并扩大封装尺寸, 有机树脂芯的平整度和刚性已经成为细间距布线与芯片贴装的主要约束。

玻璃基板的低热膨胀、高刚性、高平整度与高密度互连能力匹配大型先进封装升级方向。 玻璃的热膨胀系数可通过材料配方调节并向硅芯片或PCB匹配,较高的杨氏模量和尺寸 稳定性能够降低大尺寸基板在高温加工过程中的图形变形与翘曲;平整、光滑的表面有 利于缩小线路间距并提高层间对准精度,TGV 与RDL则进一步提升垂直互连和横向布线密度。Intel表示,其玻璃基板可将图形畸变降低50%,同时互连密度可以增加10倍, 同时能够集成光互连及无源器件。玻璃的材料优势主要集中在热机械稳定性、几何精度 和高密度互连,并不以介电常数绝对低于有机材料为前提;有机载板在工艺成熟度、材 料韧性和当前制造成本方面仍具优势,玻璃基板率先应用于封装尺寸和互连密度要求较 高的AI、数据中心及图形计算领域。

玻璃基板下游应用由显示扩展至先进封装、光电共封装、射频器件及MEMS。 (1) 显示领域是玻璃基板的传统应用,玻璃既可承载LCD、OLED的TFT驱动电路 和显示功能层,也可作为Mini/Micro LED的主动驱动背板,通过LTPS/TFT线路 与COG、COB等工艺承载和驱动LED芯片; (2) 半导体封装领域中,玻璃临时载板主要在WLP及PLP制程中支撑薄晶圆或重构 晶圆,封装完成后去除;玻璃芯载板和玻璃中介层则保留在最终封装内,分别承 担芯片与PCB连接、芯片间高密度互连。凭借高绝缘、低高频损耗和精密微结 构加工能力,TGV玻璃还可集成电感、电容、空腔及传感结构,应用于射频前 端、玻璃IPD、MEMS及传感器封装。 (3) 光互联及光计算领域,玻璃可集成光波导、TGV及RDL,作为连接光芯片、计 算芯片与光纤接口的光电协同封装平台。

需要注意的是,光互联及光计算有望成为玻璃基板的中长期增量方向,但产业化节奏预 计慢于AI/HPC先进封装领域。 特定玻璃在通信波段具有较高透光率,并兼具高平整度 和尺寸稳定性,可集成低损耗光波导、TGV及RDL,在同一平台实现光传输、电互连和 供电;玻璃主要作为连接光源、PIC 与计算芯片的无源光互连及封装平台。Corning 在 IMAPS 论文中展示了面向CPO的玻璃光电基板:离子交换玻璃光波导在1310nm下的传 播损耗低于0.1dB/cm,与 SiN光子芯片之间通过基准标记和贴装实现最低0.65dB的光耦 合损耗。2025年ECTC上,Corning与Fraunhofer IZM 进一步展示了420mm×255mm、 厚度0.7mm的板级玻璃波导电路原型,集成1024条光波导,实测传播损耗约0.1dB/cm。

全球玻璃基板已由技术研发进入客户验证与量产准备阶段,产业进展主要由永久玻璃芯 和面板级封装两条路线驱动。   (1) Intel/3DGS、Samsung Electro-Mechanics、Absolics 及 DNP 集中推进玻璃芯、 TGV及增层结构,永久玻璃芯的首批量产目标集中于2027—2028年: Intel 于 2026 年 1月展示集成EMIB的78×77 mm厚玻璃芯基板原型,并于同年5 月与3DGS签署印度奥迪沙项目谅解备忘录,拟分阶段建设玻璃芯及高密度互连 基板制造设施。Samsung Electro-Mechanics 于 2026 年7 月将此前合作意向升级为正式合资协议,与住友化学子公司Dongwoo Fine-Chem成立GlaSSEM,注册资 本4,821 亿韩元,持股比例分别为66%和34%,计划2027财年下半年建立供应 体系。Absolics 已建成全球首个专用玻璃基材大规模专用产线;向包括AMD和 AWS 在内的北美客户样品验证,最新量产目标调整至2027年;DNP则于2025 年末启动510×515 mm TGV玻璃芯中试线,2026年1月已送样、FY2028建立全 面量产体系。 (2) TSMC与群创主要验证方形面板加工和大面积封装能力,其中群创已在成熟制程 FOPLP实现规模出货,TSMC CoPoS预计2028年下半年量产。 TSMC当前CoPoS路线采用310×310 mm面板,2026年处于设备及材料验证阶 段,预计2027年试产、2028年下半年量产;TrendForce将其永久玻璃芯基板商 业化节点放在2030年以后。群创已利用显示面板产线实现Chip-First FOPLP量 产,2026年3月单月出货超过4,000万颗,但现有产品主要体现玻璃面板载体及 大尺寸封装能力,RDL与TGV仍处于客户认证阶段。两者验证了方形面板加工、 玻璃搬运及大面积制程能力,为后续玻璃芯和TGV产业化提供工艺基础。

AI/HPC 推动玻璃基板由传统显示材料向半导体工艺材料及永久功能基板延伸,半导体 相关需求增速显著高于广义市场。根据MarketsandMarkets数据,全球玻璃基板市场规模 预计由2026年的79.0亿美元增长至2031年的94.2亿美元,2026-2031年CAGR为3.6%; 据半导体产业纵横援引 Yole 预计 2024-2030 年半导体玻璃材料收入 CAGR 为 9.8%, 2025-2030 年玻璃晶圆需求CAGR为10.2%。目前临时玻璃载板仍为主要收入来源,成熟 应用市场约5亿美元;随着AI/HPC封装面积扩大、Chiplet数量及I/O密度提升,玻璃 将由制程支撑材料向玻璃芯载板、玻璃中介层等永久功能基板拓展,半导体行业观察援 引Yole预计玻璃芯载板市场在乐观情景下于2030年有望达到4.6亿美元,玻璃中介层市 场于2030 年后有望超过4亿美元。从下游封装产值看,Counterpoint/DSCC预计采用玻 璃芯载板及玻璃中介层的S_PLP封装收入将由2024年的0.38亿美元增长至2030年的 23.50 亿美元,2024—2030年CAGR为98.9%。

二、玻璃基加工国产替代空间广阔,设备与材料核心环节受益

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(报告来源:华创证券。本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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